[发明专利]聚磷酸铵忆阻器及其制备方法与在制备人工突触模拟器件中的应用

说明书

本发明公开了基于聚磷酸铵的忆阻器及其制备方法与在制备人工突触模拟器件中的应用，针对目前晶体管器件尺寸不断缩小达到极限的同时伴有芯片发热等一系列的副作用，新型电路元器件的研究与应用变得至关重要。本发明公开一种纳米级尺寸的忆阻器具有结构简单，尺寸小，功耗低，柔性好，微纳米级调控，易于集成，与mos系统的兼容性好等优势，是目前已知与突触尺寸和功能最接近的器件而可以进一步模仿人工智能的器件。

技术领域

本发明属于无机聚合物材料技术领域，将无机聚合物材料聚磷酸铵首次应用到阻变式随机存储器邻域，具体涉及一种基于聚磷酸铵的柔性忆阻器模拟人工突触的研究。

背景技术

随着信息时代，电子信息高速发展，信息的存储和处理技术的发明变得至关重要。但是目前的晶体管器件尺寸不断缩小达到极限的同时伴有芯片发热等一系列的副作用，所以新型用来信息存储和处理的电路元器件的研究和应用变得至关重要。忆阻器因结构简单，微纳米级别的寸尺，功耗低，易于集成与cmos系统的兼容性好等优势，在短短几年内成为研究者们重点关注且被预言有望突破冯·诺伊曼计算机瓶颈的电子器件。突触是神经元之间传递信息的媒介，也是模拟神经网络的关键步骤。晶体管作为传统模拟神经网络的电子器件，尺寸，存储密度和速度远远小于神经网络中突触的密度而受限，纳米级尺寸的忆阻器是目前已知与突触尺寸和功能最接近的器件而可以进一步模仿人工智能。目前模拟突触亟待解决的问题是神经元之间纳秒级的响应速度。

聚磷酸铵通常作为肥料是一种环境友好、廉价易得的材料；广泛应用于阻燃剂和阻燃剂的改性中；具有一定的结晶性和固体电解质性能而应用于燃料电池领域；直径未见聚磷酸铵用作制备良柔性忆阻器活性层材料的相关报道。

发明内容

针对目前晶体管器件尺寸缩小达到极限的同时伴有芯片发热等一系列的副作用，新型电路元器件的研究与应用变得至关重要。本发明公开一种纳米级尺寸的忆阻器，基于聚磷酸铵忆阻器，是目前已知与突触尺寸和功能最接近的器件而可以进一步模仿人工智能，对于忆阻器技术的研究走向以及实用价值具有重要意义。

本发明采用如下技术方案：

聚磷酸铵作为活性层在制备忆阻器中的应用。

聚磷酸铵忆阻器，其制备方法包括以下步骤，将聚磷酸铵水溶液旋涂在导电基底的导电面上，退火处理后制备电极，得到聚磷酸铵忆阻器。

忆阻器活性层，其制备方法包括以下步骤，将聚磷酸铵水溶液旋涂在导电基底的导电面上，退火处理后得到忆阻器活性层。

本发明中，导电基底为ITO玻璃或者导电硅胶，为现有导电基底；优选的，在旋涂聚磷酸铵水溶液前，导电基底清洗后加热处理；进一步优选的，加热处理的温度为40℃；清洗为依次用洗衣粉、丙酮、乙醇、清洗液清洗，所述清洗液包括过氧化氢，加入的清洗液有效的将导电面羟基化，全面清洁膜表面使得制备得到的器件粗糙度下降。

本发明中，退火处理得到聚磷酸铵膜，然后在聚磷酸铵膜表面磁控溅射金作为电极，成功制备忆阻器。

本发明中，聚磷酸铵水溶液的浓度为80 mg/mL～120 mg/mL；优选90 mg/mL~110mg/mL。

上述技术方案中，退火处理的温度为80~120℃，时间为11~13小时。

上述技术方案中，旋涂的速度为2500~3500r/min，优选3000 r/min。

不同旋涂速度，制备膜的表面厚度不同；不同后处理温度和时间，膜表面平整度不同；基底表面的加热与否、退火工艺导致成膜的质量不同。

本发明还公开了上述聚磷酸铵忆阻器人工突触的模拟方法与结果，即在制备人工突触模拟器件中的应用。